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WO2021162017A1 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device Download PDF

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WO2021162017A1
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    • H04N25/65Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to reset noise, e.g. KTC noise related to CMOS structures by techniques other than CDS

Definitions

  • Patent Document 1 discloses a pulse modulation method as a method for detecting the light intensity of a CMOS type image sensor.
  • a pulse modulation method a pulse width modulation (PWM) method and the like have been introduced.
  • the PWM method is a method in which the intensity of incident light is reflected in the pulse width.
  • the solid-state image sensor 200 includes a plurality of pixel cells 10 arranged in a matrix.
  • Each of the plurality of pixel cells 10 has a photoelectric conversion unit 100, an initialization unit 101 that initializes the photoelectric conversion unit 100, and a counter unit 103.
  • the photoelectric conversion unit 100 generates an electric charge by the photoelectric conversion and holds a potential corresponding to the amount of the generated electric charge. As shown in FIG. 1B, for example, the potential of the photoelectric conversion unit 100 decreases with the passage of time from the initial voltage because an electric charge is generated according to the amount of incident light.
  • the comparison unit 102 compares the potential of the photoelectric conversion unit 100 with the predetermined reference signal REF, and causes the initialization unit 101 to execute initialization when they match. Specifically, the comparison unit 102 compares the high-low relationship between the voltage of the output signal PD of the photoelectric conversion unit 100 and the voltage of the reference signal REF output by the REF voltage generation unit 30, and determines the voltage of the output signal PD. If the value is higher, the low level is output, and if it is not higher, the high level is output as the reset signal RST.
  • the voltage of the output signal PD decreases from the output signal VINI at a speed corresponding to the amount of light irradiation, and when the voltage VERF is reached, the reset signal RST transitions to a high level and the count signal OUT becomes 2.
  • the photoelectric conversion unit 100 is initialized, and the voltage of the output signal PD becomes the output signal VINI.
  • the photoelectric conversion unit 100 can take an image with initialization even if the light receiving area is reduced, the solid-state image sensor 200 can be miniaturized and the cost can be reduced.
  • the voltage of the overflow drain unit 110 changes in response to the electric charge overflowing from the photoelectric conversion unit 100.
  • the inverting amplification unit 104 and the initialization unit 101 reset the photoelectric conversion unit 100.
  • the number of elements connected to the photoelectric conversion unit 100 can be reduced, the amount of voltage per generated charge can be improved, and for example, the influence of noise in the AD conversion unit 50 can be relatively suppressed. ..
  • the voltage of the output signal PD decreases from the output signal VINI at a speed corresponding to the amount of light irradiation, and when the voltage VERF is reached, the output signal CNT transitions to a high level, the count signal OUT becomes 2, and the count signal OUT becomes 2.
  • the photoelectric conversion unit 100 is initialized, and the voltage of the output signal PD becomes the output signal VINI2.

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Abstract

A solid-state imaging device (200) is provided with: a photoelectric conversion unit (100) which comprises a plurality of pixel cells (10) arrayed in rows and columns, each of the plurality of pixel cells (10) generating charge by photoelectric conversion, and which holds a potential corresponding to the amount of the generated charge; an initialization unit (101) for initializing the potential of the photoelectric conversion unit (100); a comparison unit (102) which compares the potential of the photoelectric conversion unit (100) with a predetermined reference signal, and which, if the potential and the predetermined reference signal correspond to each other, causes the initialization unit (101) to perform initialization; and a counter unit (103) which counts the number of times of initialization performed by the initialization unit (101), and outputs a signal corresponding to the number of times as a first signal indicating the intensity of incident light.

Description

固体撮像装置Solid-state image sensor

 本開示は、固体撮像装置に関する。 This disclosure relates to a solid-state image sensor.

 特許文献1は、CMOS型のイメージセンサについて光強度を検出する方式として、パルス変調方式を開示している。パルス変調方式として、パルス幅変調(PWM)方式等が紹介されている。PWM方式は、入射光の強度をパルス幅に反映させる方式である。 Patent Document 1 discloses a pulse modulation method as a method for detecting the light intensity of a CMOS type image sensor. As a pulse modulation method, a pulse width modulation (PWM) method and the like have been introduced. The PWM method is a method in which the intensity of incident light is reflected in the pulse width.

特開2005-252743号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-252743

 しかしながら、従来の固体撮像装置に対して、さらに高速化および高精度化が望まれる。 However, higher speed and higher accuracy are desired compared to the conventional solid-state image sensor.

 本開示は、高速化および高精度化可能な固体撮像装置を提供する。 The present disclosure provides a solid-state image sensor capable of increasing speed and accuracy.

 本開示の一態様に係る固体撮像装置は、行列状に配列された複数の画素セルを備え、前記複数の画素セルのそれぞれは、光電変換により電荷を発生し、発生した電荷の量に応じた電位を保持する光電変換部と、前記光電変換部の電位を初期化する初期化部と、前記光電変換部の電位と所定の基準信号とを比較し、一致したときに前記初期化部に初期化を実行させる比較部と、前記初期化部に実行された初期化の回数を計数し、当該回数に対応する信号を入射光の強度を示す第1信号として出力するカウンタ部と、を備える。 The solid-state imaging device according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of pixel cells arranged in a matrix, and each of the plurality of pixel cells generates an electric charge by photoelectric conversion, and corresponds to the amount of the generated electric charge. The photoelectric conversion unit that holds the potential, the initialization unit that initializes the potential of the photoelectric conversion unit, the potential of the photoelectric conversion unit is compared with a predetermined reference signal, and when they match, the initialization unit is initialized. It includes a comparison unit for executing the conversion, and a counter unit for counting the number of initializations executed by the initialization unit and outputting a signal corresponding to the number of times as a first signal indicating the intensity of incident light.

 本開示に係る固体撮像装置によれば、高速化および高精度化可能が可能となる。 According to the solid-state image sensor according to the present disclosure, high speed and high accuracy can be achieved.

図1Aは、実施の形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of a solid-state image sensor according to an embodiment. 図1Bは、図1Aの固体撮像装置の動作説明図である。FIG. 1B is an operation explanatory view of the solid-state image sensor of FIG. 1A. 図2Aは、実施の形態1に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the first embodiment. 図2Bは、図2A中の画素セルの別の構成例を示す図である。FIG. 2B is a diagram showing another configuration example of the pixel cell in FIG. 2A. 図2Cは、図2B中のSF回路例を示す回路図である。FIG. 2C is a circuit diagram showing an example of an SF circuit in FIG. 2B. 図3は、実施の形態1に係る固体撮像装置の動作例を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing an operation example of the solid-state image sensor according to the first embodiment. 図4は、実施の形態2に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the second embodiment. 図5は、実施の形態2に係る固体撮像装置の動作例を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing an operation example of the solid-state image sensor according to the second embodiment. 図6Aは、実施の形態3に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the third embodiment. 図6Bは、実施の形態3に係る固体撮像装置の別の構成例を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing another configuration example of the solid-state image sensor according to the third embodiment. 図7は、実施の形態3に係る固体撮像装置の動作例を示すタイムチャートである。FIG. 7 is a time chart showing an operation example of the solid-state image sensor according to the third embodiment. 図8は、実施の形態4に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the fourth embodiment. 図9は、実施の形態5に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the fifth embodiment. 図10は、実施の形態5に係る固体撮像装置の動作例を示すタイムチャートある。FIG. 10 is a time chart showing an operation example of the solid-state image sensor according to the fifth embodiment. 図11Aは、実施の形態6に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 11A is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the sixth embodiment. 図11Bは、図11Aのテーパー電圧生成部で生成される電圧波形を示す図である。FIG. 11B is a diagram showing a voltage waveform generated by the taper voltage generation unit of FIG. 11A. 図12は、実施の形態7に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the seventh embodiment.

 まず、本開示の一態様に係る固体撮像装置の概要について説明する。 First, an outline of the solid-state image sensor according to one aspect of the present disclosure will be described.

 本開示の一態様に係る固体撮像装置は、行列状に配列された複数の画素セルを備え、前記複数の画素セルのそれぞれは、光電変換により電荷を発生し、発生した電荷の量に応じた電位を保持する光電変換部と、前記光電変換部の電位を初期化する初期化部と、前記光電変換部の電位と所定の基準信号とを比較し、一致したときに前記初期化部に初期化を実行させる比較部と、前記初期化部に実行された初期化の回数を計数し、当該回数に対応する信号を入射光の強度を示す第1信号として出力するカウンタ部と、を備える。 The solid-state imaging device according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of pixel cells arranged in a matrix, and each of the plurality of pixel cells generates an electric charge by photoelectric conversion, and corresponds to the amount of the generated electric charge. The photoelectric conversion unit that holds the potential, the initialization unit that initializes the potential of the photoelectric conversion unit, the potential of the photoelectric conversion unit is compared with a predetermined reference signal, and when they match, the initialization unit is initialized. It includes a comparison unit for executing the conversion, and a counter unit for counting the number of initializations executed by the initialization unit and outputting a signal corresponding to the number of times as a first signal indicating the intensity of incident light.

 これによれば、第1信号はデジタル信号として生成でき、高速化が容易である。さらに、光電変換で生じる電荷量が光電変換部100の飽和電荷量を大きく超えるほど入射光が強い場合であっても、初期化を伴って撮像するので、非常に明るい場面でも精度よく撮像することができる。 According to this, the first signal can be generated as a digital signal, and speeding up is easy. Further, even when the incident light is so strong that the amount of charge generated by the photoelectric conversion greatly exceeds the saturated charge amount of the photoelectric conversion unit 100, the image is taken with initialization, so that the image can be accurately captured even in a very bright scene. Can be done.

 たとえば、固体撮像装置は、さらに、最後に初期化された後の前記光電変換部の電位をAD変換し、AD変換されたデータを入射光の強度を示す第2信号として出力するAD変換部を備えてもよい。 For example, the solid-state image sensor further comprises an AD conversion unit that AD-converts the potential of the photoelectric conversion unit after the last initialization and outputs the AD-converted data as a second signal indicating the intensity of the incident light. You may prepare.

 これによれば、最後に初期化された後に初期化されずに光電変換部に残った電荷がAD変換されて第2信号として出力される。第2信号は、第1信号の1カウントに満たない電荷量に対応するので、入射光の強度をより高精度に求めることができる。 According to this, the electric charge remaining in the photoelectric conversion unit without being initialized after the last initialization is AD-converted and output as a second signal. Since the second signal corresponds to the amount of electric charge less than one count of the first signal, the intensity of the incident light can be obtained with higher accuracy.

 たとえば、前記AD変換部は、画素セル毎に設けられてもよい。 For example, the AD conversion unit may be provided for each pixel cell.

 これによれば、グローバルシャッタを容易に実現することができる。 According to this, a global shutter can be easily realized.

 たとえば、前記AD変換部は、所定数の画素セル毎に設けられてもよい。 For example, the AD conversion unit may be provided for each of a predetermined number of pixel cells.

 これによれば、所定数の画素セルが列毎の画素セルであれば、ローリングシャッタを容易に実現することができる。 According to this, if a predetermined number of pixel cells are pixel cells for each column, a rolling shutter can be easily realized.

 たとえば、前記固体撮像装置は、さらに、前記第1信号と前記第2信号とを合成することにより、入射光の強度を示す第3信号を生成する信号処理部を備えてもよい。 For example, the solid-state image sensor may further include a signal processing unit that generates a third signal indicating the intensity of incident light by synthesizing the first signal and the second signal.

 これによれば、高速化と高精度化とを両立させることができる。高速化ついて、カウンタ部のビット数を減らして最大カウント値を制限すれば、つまり、1フレーム期間内のカウント可能な初期化回数を制限すれば、フレームレートを容易に高めることができる。このようにカウンタ部のビット数を制限しても、第2信号により高精度化するので、高速化と高精度化の両方を容易に実現することができる。 According to this, both high speed and high accuracy can be achieved at the same time. Regarding speeding up, the frame rate can be easily increased by reducing the number of bits in the counter unit to limit the maximum count value, that is, by limiting the number of countable initializations within one frame period. Even if the number of bits of the counter unit is limited in this way, the accuracy is improved by the second signal, so that both high speed and high accuracy can be easily realized.

 たとえば、前記複数の画素セルのそれぞれは、さらに、前記初期化部による初期化時に、前記光電変換部の電位を、前記初期化部を介して前記光電変換部にフィードバックするフィードバック回路を備えてもよい。 For example, each of the plurality of pixel cells may further include a feedback circuit that feeds back the potential of the photoelectric conversion unit to the photoelectric conversion unit via the initialization unit at the time of initialization by the initialization unit. good.

 これによれば、光電変換部の電位をフィードバックにより初期化することで、初期化時のkTCノイズを低減することができる。その結果、暗い場面でもノイズの少ない良好な撮像が可能となる。 According to this, by initializing the potential of the photoelectric conversion unit by feedback, kTC noise at the time of initialization can be reduced. As a result, good imaging with less noise is possible even in a dark scene.

 たとえば、前記フィードバック回路は、前記光電変換部の電圧と所定電圧との差分を前記初期化部に初期電圧として出力する増幅部を備えてもよい。 For example, the feedback circuit may include an amplification unit that outputs the difference between the voltage of the photoelectric conversion unit and a predetermined voltage to the initialization unit as an initial voltage.

 これによれば、増幅部を介してフィードバック経路を構成することができる。 According to this, a feedback path can be configured via the amplification unit.

 たとえば、前記初期化部は、トランジスタを含み、前記トランジスタのソースおよびドレインの一方は、前記光電変換部に接続され、前記トランジスタのソースおよびドレインの他方は、初期電圧が入力され、前記トランジスタのゲートは前記比較部の比較結果を示す出力線に接続され、前記増幅部は、前記光電変換部の電圧と所定電圧との差分を前記初期電圧として前記トランジスタのドレインに出力する増幅器を備えてもよい。 For example, the initialization unit includes a transistor, one of the source and drain of the transistor is connected to the photoelectric conversion unit, the other of the source and drain of the transistor is input with an initial voltage, and the gate of the transistor is input. Is connected to an output line showing the comparison result of the comparison unit, and the amplification unit may include an amplifier that outputs the difference between the voltage of the photoelectric conversion unit and the predetermined voltage as the initial voltage to the drain of the transistor. ..

 これによれば、初期化部はトランジスタで構成されるので、初期化動作を適切な速度に容易に制御することができる。また、フィードバックループも簡単な回路で構成することができる。 According to this, since the initialization unit is composed of transistors, the initialization operation can be easily controlled to an appropriate speed. Also, the feedback loop can be configured with a simple circuit.

 たとえば、前記初期化部は、トランジスタを含み、前記トランジスタのソースおよびドレインの一方は、前記光電変換部に接続され、前記トランジスタのソースおよびドレインの他方は、初期電圧が入力され、前記トランジスタのゲートは前記比較部の比較結果を示す出力線に接続されてもよい。 For example, the initialization unit includes a transistor, one of the source and drain of the transistor is connected to the photoelectric conversion unit, the other of the source and drain of the transistor is input with an initial voltage, and the gate of the transistor is input. May be connected to an output line indicating the comparison result of the comparison unit.

 これによれば、初期化部はトランジスタで構成されるので、初期化動作を適切な速度に容易に制御することができる。 According to this, since the initialization unit is composed of transistors, the initialization operation can be easily controlled to an appropriate speed.

 たとえば、前記複数の画素セルのそれぞれは、さらに、前記比較部の比較結果を示す出力線が反転したとき、前記初期化部に初期化を実行させ、かつ、前記光電変換部の電位を、前記初期化部を介して前記光電変換部にフィードバックする初期化制御部を備えてもよい。 For example, in each of the plurality of pixel cells, when the output line indicating the comparison result of the comparison unit is inverted, the initialization unit is made to perform initialization, and the potential of the photoelectric conversion unit is set to the above. An initialization control unit that feeds back to the photoelectric conversion unit via the initialization unit may be provided.

 これによれば、初期化部の制御とフィードバックの制御とのタイミングずれを生じさせることなく、容易に同時に制御することがえきる。 According to this, it is possible to easily control at the same time without causing a timing difference between the control of the initialization unit and the control of the feedback.

 たとえば、前記複数の画素セルのそれぞれは、更に、電荷排出用のオーバーフロードレイン部と、光電変換部の所定量を超える電荷を前記オーバーフロードレイン部に転送する転送トランジスタと、を備え、前記オーバーフロードレイン部の電位は、前記光電変換部の電位として前記比較部に入力されてもよい。 For example, each of the plurality of pixel cells further includes an overflow drain unit for discharging charges and a transfer transistor for transferring a charge exceeding a predetermined amount of the photoelectric conversion unit to the overflow drain unit. The potential of may be input to the comparison unit as the potential of the photoelectric conversion unit.

 これによれば、前記光電変換部に接続される素子数を削減することができ、発生する電荷あたりの電圧量を向上させ、例えば、前記AD変換部のノイズの影響を相対的に抑制することができる。 According to this, the number of elements connected to the photoelectric conversion unit can be reduced, the amount of voltage per generated charge can be improved, and for example, the influence of noise in the AD conversion unit can be relatively suppressed. Can be done.

 たとえば、固体撮像装置は、さらに、前記比較部から、前記光電変換部の電位と所定の基準信号とが一致したことを示す信号が入力されたとき、時間経過とともに電圧が変化するテーパー電圧を生成し、前記トランジスのゲートに供給するテーパー電圧生成部を備えてもよい。 For example, the solid-state image sensor further generates a taper voltage whose voltage changes with the passage of time when a signal indicating that the potential of the photoelectric conversion unit and a predetermined reference signal match is input from the comparison unit. However, it may be provided with a taper voltage generation unit that supplies the gate of the transition.

 これによれば、初期化動作おけるkTCノイズを抑制することができる。その結果、暗い場面でもノイズの少ない良好な撮像が可能となる。 According to this, kTC noise in the initialization operation can be suppressed. As a result, good imaging with less noise is possible even in a dark scene.

 たとえば、固体撮像装置は、前記光電変換部を有する第1半導体基板と、前記カウンタ部を有する第2半導体基板とを備え、前記第1半導体基板および前記第2半導体基板は積層されてもよい。 For example, the solid-state image sensor includes a first semiconductor substrate having the photoelectric conversion unit and a second semiconductor substrate having the counter unit, and the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate may be laminated.

 これによれば、固体撮像装置200は積層構造によって小型化することができる。 According to this, the solid-state image sensor 200 can be miniaturized due to the laminated structure.

 たとえば、固体撮像装置は、前記光電変換部を有する第1半導体基板と、前記AD変換部を有する第2半導体基板とを備え、前記第1半導体基板および前記第2半導体基板は積層されてもよい。 For example, the solid-state image sensor includes a first semiconductor substrate having the photoelectric conversion unit and a second semiconductor substrate having the AD conversion unit, and the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate may be laminated. ..

 これによれば、固体撮像装置200は積層構造によって小型化することができる。 According to this, the solid-state image sensor 200 can be miniaturized due to the laminated structure.

 以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、駆動タイミング等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうちの、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成について、重複する説明は省略又は簡略化する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a specific example of the present disclosure. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, drive timings, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present disclosure will be described as arbitrary components. Moreover, each figure is not necessarily exactly illustrated. In each figure, duplicate description will be omitted or simplified for substantially the same configuration.

 次に、本開示の一態様に係る固体撮像装置の概略構成について説明する。 Next, a schematic configuration of the solid-state image sensor according to one aspect of the present disclosure will be described.

 図1Aは、実施の形態に係る固体撮像装置200の概略構成を示す図である。また、図1Bは、図1Aの固体撮像装置200の動作説明図である。 FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of a solid-state image sensor 200 according to an embodiment. Further, FIG. 1B is an operation explanatory view of the solid-state image sensor 200 of FIG. 1A.

 図1Aに示すように、固体撮像装置200は、行列状に配置された複数の画素セル10を備える。複数の画素セル10のそれぞれは、光電変換部100と、光電変換部100を初期化する初期化部101と、カウンタ部103と、を有する。 As shown in FIG. 1A, the solid-state image sensor 200 includes a plurality of pixel cells 10 arranged in a matrix. Each of the plurality of pixel cells 10 has a photoelectric conversion unit 100, an initialization unit 101 that initializes the photoelectric conversion unit 100, and a counter unit 103.

 光電変換部100は、光電変換により電荷を発生し、発生した電荷の量に応じた電位を保持する。光電変換部100の電位は、例えば、図1Bに示すように、入射光量に応じて電荷が発生するので、初期電圧から時間経過とともに低下する。 The photoelectric conversion unit 100 generates an electric charge by the photoelectric conversion and holds a potential corresponding to the amount of the generated electric charge. As shown in FIG. 1B, for example, the potential of the photoelectric conversion unit 100 decreases with the passage of time from the initial voltage because an electric charge is generated according to the amount of incident light.

 初期化部101は、光電変換部100の電圧が基準電圧までを低下したときに初期電圧に初期化する。例えば、初期化部101は、光電変換部100の電位が基準電圧にまで低下した図1Bの矢線のタイミングでオン状態になり、光電変換部100を初期化する。初期電圧は、例えば、電源電圧Vddでもよいし、予め定められた電圧値でもよい。初期電圧に初期化されたことより初期化部101はオフ状態になり、初期化を解除する。 The initialization unit 101 initializes to the initial voltage when the voltage of the photoelectric conversion unit 100 drops to the reference voltage. For example, the initialization unit 101 is turned on at the timing of the arrow line in FIG. 1B when the potential of the photoelectric conversion unit 100 drops to the reference voltage, and the photoelectric conversion unit 100 is initialized. The initial voltage may be, for example, the power supply voltage Vdd or a predetermined voltage value. Since the initialization to the initial voltage, the initialization unit 101 is turned off and the initialization is canceled.

 カウンタ部103は、初期化部101が光電変換部100を初期化する回数をカウントし、当該回数に対応する信号を入射光の強度を示す第1信号として出力する。図1Bの例では、カウンタ部103は、初期値0からカウント動作を開始し、3までカウントする。デジタル信号OUT1は、第1信号の例であり、図1Bでは、3の値を示すデジタル値である。 The counter unit 103 counts the number of times the initialization unit 101 initializes the photoelectric conversion unit 100, and outputs a signal corresponding to the number of times as a first signal indicating the intensity of the incident light. In the example of FIG. 1B, the counter unit 103 starts the counting operation from the initial value 0 and counts up to 3. The digital signal OUT1 is an example of the first signal, and in FIG. 1B, it is a digital value showing the value of 3.

 このように、固体撮像装置200は、画素セル毎にデジタル信号OUT1を生成する。これにより、高速な撮像が可能となり、更に、光電変換部100で光電変換不能なほど(つまり光電変換による電荷量が飽和電荷量を超えるほど)強い光が光電変換部100に照射された状態でも、光電変換部100は初期化されながらデジタル信号を生成するので、光電変換部100の変換能力を上回るくらい明るい場面でも撮像が可能となる。 In this way, the solid-state image sensor 200 generates a digital signal OUT1 for each pixel cell. As a result, high-speed imaging becomes possible, and even in a state where the photoelectric conversion unit 100 is irradiated with light that is so strong that the photoelectric conversion unit 100 cannot perform photoelectric conversion (that is, the amount of charge due to photoelectric conversion exceeds the saturated charge amount). Since the photoelectric conversion unit 100 generates a digital signal while being initialized, it is possible to take an image even in a bright scene that exceeds the conversion capacity of the photoelectric conversion unit 100.

 (実施の形態1)
 実施の形態1では、固体撮像装置200のより具体的な構成例について説明する。図2Aは、実施の形態2に係る固体撮像装置200の構成例を示す図である。図3は、図2Aで示された固体撮像装置200の動作例を示すタイムチャートである。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, a more specific configuration example of the solid-state image sensor 200 will be described. FIG. 2A is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor 200 according to the second embodiment. FIG. 3 is a time chart showing an operation example of the solid-state image sensor 200 shown in FIG. 2A.

 図2A、図3に示すように、本実施の形態に係る固体撮像装置200は、図1Aで示した固体撮像装置200に対して、画素セル10が、更に、比較部102を有する点と、固体撮像装置200が、更に、画素セル10に接続されるリセット電圧生成部20と、REF電圧生成部30と、カウント制御信号生成部40と、を備える点とが異なっている。なお、REFは、比較用の基準信号を意味する。以下、説明の重複を避けて、異なる点を中心に説明する。 As shown in FIGS. 2A and 3, in the solid-state image sensor 200 according to the present embodiment, the pixel cell 10 further has a comparison unit 102 with respect to the solid-state image sensor 200 shown in FIG. 1A. The solid-state image sensor 200 is different in that it further includes a reset voltage generation unit 20 connected to the pixel cell 10, a REF voltage generation unit 30, and a count control signal generation unit 40. In addition, REF means a reference signal for comparison. Hereinafter, the differences will be mainly described while avoiding duplication of explanation.

 比較部102は、光電変換部100の電位と所定の基準信号REFとを比較し、一致したときに初期化部101に初期化を実行させる。具体的には、比較部102は、光電変換部100の出力信号PDの電圧と、REF電圧生成部30により出力される基準信号REFの電圧との高低関係を比較し、出力信号PDの電圧の方が高い場合にはローレベル、高くない場合にはハイレベルをリセット信号RSTとして出力する。 The comparison unit 102 compares the potential of the photoelectric conversion unit 100 with the predetermined reference signal REF, and causes the initialization unit 101 to execute initialization when they match. Specifically, the comparison unit 102 compares the high-low relationship between the voltage of the output signal PD of the photoelectric conversion unit 100 and the voltage of the reference signal REF output by the REF voltage generation unit 30, and determines the voltage of the output signal PD. If the value is higher, the low level is output, and if it is not higher, the high level is output as the reset signal RST.

 リセット電圧生成部20は、出力信号VINIを生成する。出力信号VINIは、例えが、電源電圧VDDでもよいし、他の電圧値でもよい。出力信号VINIは、初期化部101を介して光電変換部100に初期電圧またはリセット電圧として供給される。 The reset voltage generation unit 20 generates an output signal VINI. The output signal VINI may be, for example, the power supply voltage VDD or another voltage value. The output signal VINI is supplied to the photoelectric conversion unit 100 as an initial voltage or a reset voltage via the initialization unit 101.

 REF電圧生成部30は、基準信号REFを生成する。基準信号REFは、例えば、光電変換部100に保持された電荷が飽和したときの光電変換部100の電圧値であってもよいし、当該電圧値と電源電圧VDDとの間の電圧値であってもよい。 The REF voltage generation unit 30 generates a reference signal REF. The reference signal REF may be, for example, a voltage value of the photoelectric conversion unit 100 when the electric charge held in the photoelectric conversion unit 100 is saturated, or a voltage value between the voltage value and the power supply voltage VDD. You may.

 カウント制御信号生成部40は、カウンタ部103を制御するために、カウント初期化信号INITとカウント停止信号STOPとを生成する。カウント初期化信号INITは、カウンタ部103のカウント値を0に初期化するための制御信号である。カウント停止信号STOPは、カウンタ部103のカウント動作をさせるか停止させるかを制御する信号である。 The count control signal generation unit 40 generates a count initialization signal INIT and a count stop signal STOP in order to control the counter unit 103. The count initialization signal INIT is a control signal for initializing the count value of the counter unit 103 to 0. The count stop signal STOP is a signal that controls whether to operate or stop the counting operation of the counter unit 103.

 図3のタイムチャートでは、2フレーム分の撮像動作を示している。1フレーム目は、比較的強い入射光に対応し、2フレーム目は比較的弱い入射光に対応する。 The time chart of FIG. 3 shows the imaging operation for two frames. The first frame corresponds to a relatively strong incident light, and the second frame corresponds to a relatively weak incident light.

 図3に示すように、初期化部101は、リセット信号RSTがハイレベルの場合、光電変換部100の出力信号PDをリセット電圧生成部20が出力する出力信号VINIに初期化する。 As shown in FIG. 3, when the reset signal RST is at a high level, the initialization unit 101 initializes the output signal PD of the photoelectric conversion unit 100 to the output signal VINI output by the reset voltage generation unit 20.

 カウンタ部103は、カウント制御信号生成部40が出力するカウント停止信号STOPがローレベルの場合には、リセット信号RSTがローレベルからハイレベルに遷移する回数をカウントして、カウント結果をカウント信号OUTに出力し、カウント停止信号STOPがハイレベルの場合には、カウントした状態で停止し、カウント初期化信号INITがハイレベルになると、カウント値を0に初期化する。 When the count stop signal STOP output by the count control signal generation unit 40 is low level, the counter unit 103 counts the number of times the reset signal RST transitions from low level to high level, and counts the count result OUT. When the count stop signal STOP is at a high level, the signal is stopped in the counted state, and when the count initialization signal INIT is at a high level, the count value is initialized to 0.

 また、基準信号REFを出力信号VINIよりも高い電源電圧VDDにすることで、リセット信号RSTは、ハイレベルとなり、光電変換部100を初期化し、カウント初期化信号INIT、及びカウント停止信号STOPをハイレベルとすることで、カウント信号OUT1は0に初期化される。 Further, by setting the reference signal REF to a power supply voltage VDD higher than the output signal VINI, the reset signal RST becomes a high level, the photoelectric conversion unit 100 is initialized, and the count initialization signal INIT and the count stop signal STOP are set to high. By setting the level, the count signal OUT1 is initialized to 0.

 また、カウント初期化信号INIT、及びカウント停止信号STOPをローレベルとし、かつ、基準信号REFを出力信号VINIよりも低い電圧にすることで、リセット信号RSTはローレベルとなり、初期化が停止され、出力信号PDの電圧は、光照射量に応じた速度で出力信号VINIから低下し、出力信号PDの電圧が電圧REFに達した時点で、リセット信号RSTは、ハイレベルへと遷移し、カウント信号OUTは1になるとともに、光電変換部100は初期化され、出力信号PDの電圧は出力信号VINIとなり、リセット信号RSTはローレベルとなる。 Further, by setting the count initialization signal INIT and the count stop signal STOP to a low level and setting the reference signal REF to a voltage lower than the output signal VINI, the reset signal RST becomes a low level and the initialization is stopped. The voltage of the output signal PD drops from the output signal VINI at a speed corresponding to the amount of light irradiation, and when the voltage of the output signal PD reaches the voltage REF, the reset signal RST transitions to a high level and the count signal. When OUT becomes 1, the photoelectric conversion unit 100 is initialized, the voltage of the output signal PD becomes the output signal VINI, and the reset signal RST becomes the low level.

 また、出力信号PDの電圧は、光照射量に応じた速度で出力信号VINIから低下し、電圧VERFに達した時点で、リセット信号RSTはハイレベルへと遷移し、カウント信号OUTは2になるとともに、光電変換部100は初期化され、出力信号PDの電圧は、出力信号VINIとなる。 Further, the voltage of the output signal PD decreases from the output signal VINI at a speed corresponding to the amount of light irradiation, and when the voltage VERF is reached, the reset signal RST transitions to a high level and the count signal OUT becomes 2. At the same time, the photoelectric conversion unit 100 is initialized, and the voltage of the output signal PD becomes the output signal VINI.

 また、カウント停止信号STOPがハイレベルになることで、カウント信号は、その時点でのカウント値を保持し続けることで、画素セル毎に光電変換部100に照射される光の量に応じたデジタル信号OUT1を生成する。 Further, when the count stop signal STOP becomes high level, the count signal keeps the count value at that time, and is digital according to the amount of light emitted to the photoelectric conversion unit 100 for each pixel cell. Generate signal OUT1.

 以上、図2A、図3で説明した本実施の形態に係る固体撮像装置200は、電荷が一定量たまったらリセットし、リセット回数をデジタル値として出力する。固体撮像装置200は、画素セル毎にデジタル信号を生成することで、高速な撮像が可能となる。更に、光電変換部100で光電変換不能なほど強い光が光電変換部100に照射された状態でも、光電変換部100は初期化されながらデジタル信号を生成するので、光電変換部100の変換能力を上回るくらい明るい場面でも撮像が可能となる。 As described above, the solid-state image sensor 200 according to the present embodiment described with reference to FIGS. 2A and 3 resets when a certain amount of electric charge is accumulated, and outputs the number of resets as a digital value. The solid-state image sensor 200 can perform high-speed imaging by generating a digital signal for each pixel cell. Further, even in a state where the photoelectric conversion unit 100 is irradiated with light that is so strong that it cannot be photoelectrically converted, the photoelectric conversion unit 100 generates a digital signal while being initialized, so that the conversion capability of the photoelectric conversion unit 100 can be improved. Imaging is possible even in brighter scenes.

 また、光電変換部100は受光面積を小さくしても初期化を伴って撮像できるので、固体撮像装置200の小型化および低コスト化を図ることができる。 Further, since the photoelectric conversion unit 100 can take an image with initialization even if the light receiving area is reduced, the solid-state image sensor 200 can be miniaturized and the cost can be reduced.

 なお、カウンタ部103のビット数がMビットであれば、初期化回数を(2-1)回までカウント可能である。Mは、例えば、VINIとREFとの差分に応じて定めればよい。 If the number of bits of the counter unit 103 is M bits, the number of initializations can be counted up to (2 M -1) times. M may be determined according to, for example, the difference between VINI and REF.

 なお、画素セル10は、図2Bに示すようにSF(ソースフォロワ)回路108を備えてもよい。図2Cは、SF回路108の構成例を示す。図2Cに示すように、SF回路108は、増幅トランジスタ108aと電流源108bとから構成される。増幅トランジスタ108aは、光電変換部100の電荷により生じる電位を電圧に変換して、比較部102に出力する。電流源108bは、増幅トランジスタ108aに負荷電流を供給する負荷であって、例えば、抵抗素子、ダイオード、ドランジスタ等で構成することができる。図2Bのように構成することにより、光電変換部100の電荷が破壊されることを抑制して動作を安定させることができる。 Note that the pixel cell 10 may include an SF (source follower) circuit 108 as shown in FIG. 2B. FIG. 2C shows a configuration example of the SF circuit 108. As shown in FIG. 2C, the SF circuit 108 includes an amplification transistor 108a and a current source 108b. The amplification transistor 108a converts the potential generated by the electric charge of the photoelectric conversion unit 100 into a voltage and outputs it to the comparison unit 102. The current source 108b is a load that supplies a load current to the amplification transistor 108a, and can be composed of, for example, a resistance element, a diode, a drundista, or the like. By configuring as shown in FIG. 2B, it is possible to suppress the electric charge of the photoelectric conversion unit 100 from being destroyed and stabilize the operation.

 (実施の形態2)
 実施の形態2では、AD変換部50を備える構成により、実施の形態1よりも高精度化することが可能な固体撮像装置について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a solid-state image sensor capable of higher accuracy than the first embodiment by the configuration including the AD conversion unit 50 will be described.

 図4は、実施の形態2に係る固体撮像装置200の構成例を示す図である。図5は、図4で示された固体撮像装置200の動作例を示すタイムチャート図である。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor 200 according to the second embodiment. FIG. 5 is a time chart diagram showing an operation example of the solid-state image sensor 200 shown in FIG.

 図4、図5より、本実施の形態に係る固体撮像装置200は、図2Aで示した固体撮像装置200に対して、画素セル10に接続されるAD変換部50と、デジタル信号処理部60を有する点が異なっている。以下、説明の重複を避けて、異なる点を中心に説明する。 From FIGS. 4 and 5, the solid-state image sensor 200 according to the present embodiment has an AD conversion unit 50 connected to the pixel cell 10 and a digital signal processing unit 60 with respect to the solid-state image sensor 200 shown in FIG. 2A. The difference is that it has. Hereinafter, the differences will be mainly described while avoiding duplication of explanation.

 AD変換部50は、フレーム内で最後に初期化された後の光電変換部100の電位をAD変換し、AD変換されたデータを入射光の強度を示す第2信号として出力する。具体的には、AD変換部50は、カウンタ部103がカウントを停止した後の出力信号PDの電圧に応じたデジタル信号OUT2を出力する。AD変換部50は、例えば、シングルスロープ式のADコンバータでよい。また、AD変換部50は、例えば、逐次比較方式などの他の方式であってもよい。 The AD conversion unit 50 AD-converts the potential of the photoelectric conversion unit 100 after it is finally initialized in the frame, and outputs the AD-converted data as a second signal indicating the intensity of the incident light. Specifically, the AD conversion unit 50 outputs a digital signal OUT2 corresponding to the voltage of the output signal PD after the counter unit 103 has stopped counting. The AD conversion unit 50 may be, for example, a single slope type AD converter. Further, the AD conversion unit 50 may be another method such as a sequential comparison method.

 デジタル信号処理部60は、第1信号であるカウント信号OUT1と、第2信号であるデジタル信号OUT2とを合成することにより、入射光の強度を示す第3信号であるデジタル信号OUT3を生成する。たとえば、デジタル信号処理部60は、カウント信号OUT1とデジタル信号OUT2とを組み合わせ、新たなデジタル信号OUT3を生成する。図5の例では、カウント信号OUT1は5、デジタル信号OUT2は6である。AD変換部50は4ビットで分解能16であるものとする。また、カウンタ部103が12ビットで分解能212であるものとする。この場合、デジタル信号OUT3は、16ビットで分解能216になる。デジタル信号OUT3は、(16×カウント信号OUT1+デジタル信号OUT2)=(16×5+6)=96となる。 The digital signal processing unit 60 generates a digital signal OUT3 which is a third signal indicating the intensity of the incident light by synthesizing the count signal OUT1 which is the first signal and the digital signal OUT2 which is the second signal. For example, the digital signal processing unit 60 combines the count signal OUT1 and the digital signal OUT2 to generate a new digital signal OUT3. In the example of FIG. 5, the count signal OUT1 is 5 and the digital signal OUT2 is 6. It is assumed that the AD conversion unit 50 has 4 bits and a resolution of 16. The counter unit 103 is assumed to be a resolution 2 12 12 bits. In this case, the digital signal OUT3 becomes the resolution 2 16 16-bit. The digital signal OUT3 is (16 × count signal OUT1 + digital signal OUT2) = (16 × 5 + 6) = 96.

 カウンタ部103のビット数をM、AD変換部50のビット数をLとすると、デジタル信号OUT3のビット数をM+Lビットとなる。 Assuming that the number of bits of the counter unit 103 is M and the number of bits of the AD conversion unit 50 is L, the number of bits of the digital signal OUT3 is M + L bits.

 なお、デジタル信号処理部60は、カウント信号OUT1のMビットデータと、デジタル信号OUT2のLビットデータとを、MSB側データとLSB側データとして単純に連結してもよい。 Note that the digital signal processing unit 60 may simply concatenate the M-bit data of the count signal OUT1 and the L-bit data of the digital signal OUT2 as MSB-side data and LSB-side data.

 また、デジタル信号処理部60は、カウント信号OUT1のMビットデータと、デジタル信号OUT2のLビットデータとを、MSB側データとLSB側データとして演算により、(M+L)よりも少ないビット数のデジタル信号OUT3のデータに合成してもよい。 Further, the digital signal processing unit 60 calculates the M bit data of the count signal OUT1 and the L bit data of the digital signal OUT2 as MSB side data and LSB side data, and a digital signal having a smaller number of bits than (M + L). It may be combined with the data of OUT3.

 逆に、デジタル信号処理部60は、カウント信号OUT1のMビットデータと、デジタル信号OUT2のLビットデータとを、MSB側データとLSB側データとして演算により、(M+L)よりも多いビット数のデジタル信号OUT3のデータに合成してもよい。 On the contrary, the digital signal processing unit 60 calculates the M bit data of the count signal OUT1 and the L bit data of the digital signal OUT2 as MSB side data and LSB side data, and digitally has a larger number of bits than (M + L). It may be combined with the data of the signal OUT3.

 以上、図4、図5で説明した本実施の形態に係る固体撮像装置は、残差をAD変換し、リセット回数と合わせてデジタル出力する。これにより、光照射量に応じて、より高精細なデジタル信号を出力することが可能となり、より外界に近い輝度・色合いを再現する良好な撮像が可能となる。 As described above, the solid-state image sensor according to the present embodiment described with reference to FIGS. 4 and 5 performs AD conversion of the residual and digitally outputs the residual together with the number of resets. As a result, it is possible to output a higher-definition digital signal according to the amount of light irradiation, and it is possible to perform good imaging that reproduces brightness and hue closer to the outside world.

 なお、AD変換部50は、画素セル10毎に設けられてもよい。こうすれば、グローバルシャッタを容易に実現することができる。 The AD conversion unit 50 may be provided for each pixel cell 10. In this way, the global shutter can be easily realized.

 また、AD変換部50は、所定数の画素セル10毎に設けられてもよい。所定数の画素セル10は、同じ列に属する画素セル10毎であってもよい。所定数の画素セルが列毎の画素セルであれば、いわゆるローリングシャッタを容易に実現することができる。 Further, the AD conversion unit 50 may be provided for every predetermined number of pixel cells 10. The predetermined number of pixel cells 10 may be every pixel cell 10 belonging to the same column. If a predetermined number of pixel cells are pixel cells for each column, a so-called rolling shutter can be easily realized.

 なお、図5において、デジタル信号処理部60は、残差のAD変換においてCDS(相関二重サンプリンプ)を行ってもよい。さらに、デジタル信号処理部60は、残差以外の出力信号PDの初期化から次の初期化までの各区間において、AD変換部50を用いてCDSを行ってもよい。さらに、各区間においてCDSするかしないかを予めまたは動的に選択的に決定してもよい。例えば、1回目の初期化までの出力信号PDに対してCDSを行ってもいし、低照度のときのみにCDSを行ってもよい。 Note that, in FIG. 5, the digital signal processing unit 60 may perform CDS (correlation double sampling) in the AD conversion of the residuals. Further, the digital signal processing unit 60 may perform CDS using the AD conversion unit 50 in each section from the initialization of the output signal PD other than the residual to the next initialization. Further, it may be determined in advance or dynamically selectively whether or not to perform CDS in each section. For example, CDS may be performed on the output signal PD up to the first initialization, or CDS may be performed only when the illuminance is low.

 (実施の形態3)
 実施の形態3では、初期化部101による初期化時に、光電変換部100の電位を、初期化部101を介して光電変換部100にフィードバックするフィードバック回路を備える構成について説明する。初期電圧のフィードバックにより、初期化時のkTCノイズをキャンセルすることができる。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a configuration including a feedback circuit for feeding back the potential of the photoelectric conversion unit 100 to the photoelectric conversion unit 100 via the initialization unit 101 at the time of initialization by the initialization unit 101 will be described. The feedback of the initial voltage can cancel the kTC noise at the time of initialization.

 図6Aは、実施の形態に係る固体撮像装置200の構成例を示す図である。図7は、図6Aで示された固体撮像装置200の動作例を示すタイムチャートである。 FIG. 6A is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor 200 according to the embodiment. FIG. 7 is a time chart showing an operation example of the solid-state image sensor 200 shown in FIG. 6A.

 図6A、図7より、本実施の形態に係る固体撮像装置200は、図2Aで示した固体撮像装置200に対して、画素セル10は、比較部102の代わりに、反転増幅部104と反転増幅部105とを有する点と、リセット電圧生成部20の出力信号VINIが入力される反転増幅部105を含むフィードバック回路を有する点とが異なっている。 From FIGS. 6A and 7, in the solid-state image sensor 200 according to the present embodiment, the pixel cell 10 is inverted with the inversion amplification unit 104 instead of the comparison unit 102 with respect to the solid-state image sensor 200 shown in FIG. 2A. The difference is that it has an amplification unit 105 and a feedback circuit including an inverting amplification unit 105 into which the output signal VINI of the reset voltage generation unit 20 is input.

 反転増幅部104は、オペアンプであって比較部102と同様に、光電変換部100の出力信号PDの電圧と、REF電圧生成部30により出力される基準信号REFの電圧の高低関係を比較し、出力信号PDの電圧の方が高い場合にはローレベル、低い場合にはハイレベルをリセット信号RSTとして出力する。 The inverting amplification unit 104 is an operational amplifier, and like the comparison unit 102, compares the voltage of the output signal PD of the photoelectric conversion unit 100 with the voltage of the reference signal REF output by the REF voltage generation unit 30. When the voltage of the output signal PD is higher, the low level is output, and when the voltage is lower, the high level is output as the reset signal RST.

 また、反転増幅部105は、オペアンプであって、初期化部101による初期化時に、光電変換部100の電位を、初期化部101を介して光電変換部100にフィードバックするフィードバック回路を構成する。具体的には、反転増幅部105は、出力信号PDの電圧とリセット電圧生成部20が出力する信号の出力信号VINIの差を増幅して出力する。 Further, the inverting amplification unit 105 is an operational amplifier, and constitutes a feedback circuit that feeds back the potential of the photoelectric conversion unit 100 to the photoelectric conversion unit 100 via the initialization unit 101 at the time of initialization by the initialization unit 101. Specifically, the inverting amplification unit 105 amplifies and outputs the difference between the voltage of the output signal PD and the output signal VINI of the signal output by the reset voltage generation unit 20.

 以上、図6A、図7で説明した本実施の形態に係る固体撮像装置は、フィードバックリセットを行う。これらの構成、駆動により、画素セル毎にデジタル信号を生成することで、高速な撮像が可能となり、更に、光電変換部100で光電変換不能なほど強い光が光電変換部100に照射された状態でも、光電変換部100は初期化されながらデジタル信号を生成するので、光電変換部100の変換能力を上回るくらい明るい場面でも撮像が可能となる。また、反転増幅部105を追加し、増幅した信号をフィードバックして初期化することで、初期化時のノイズを低減することができる。図7に示すように、初期化直後の出力信号PDのそれぞれを、ノイズによるバラつきの少ないレベルに揃えることができる。その結果、暗い場面でもノイズの少ない良好な撮像が可能となる。 As described above, the solid-state image sensor according to the present embodiment described with reference to FIGS. 6A and 7 performs feedback reset. By generating a digital signal for each pixel cell by these configurations and drives, high-speed imaging becomes possible, and further, a state in which the photoelectric conversion unit 100 is irradiated with light that is so strong that photoelectric conversion is impossible. However, since the photoelectric conversion unit 100 generates a digital signal while being initialized, it is possible to take an image even in a bright scene that exceeds the conversion capacity of the photoelectric conversion unit 100. Further, by adding the inverting amplification unit 105 and feeding back the amplified signal for initialization, noise at the time of initialization can be reduced. As shown in FIG. 7, each of the output signal PDs immediately after initialization can be aligned to a level with less variation due to noise. As a result, good imaging with less noise is possible even in a dark scene.

 なお、図6Aの画素セル10は、図6Bに示すように、転送トランジスタ109、オーバーフロードレイン部110およびオーバーフロードレイン制御トランジスタ111を備える構成としてもよい。 As shown in FIG. 6B, the pixel cell 10 of FIG. 6A may be configured to include a transfer transistor 109, an overflow drain portion 110, and an overflow drain control transistor 111.

 転送トランジスタ109は、光電変換部100の所定量を超える電荷をオーバーフロードレイン部110に転送する転送トランジスタである。転送トランジスタ109のゲートは、所定量を超える電荷を通過させる電圧Vovが設定される。 The transfer transistor 109 is a transfer transistor that transfers an electric charge exceeding a predetermined amount of the photoelectric conversion unit 100 to the overflow drain unit 110. The gate of the transfer transistor 109 is set with a voltage Vov that allows charges exceeding a predetermined amount to pass through.

 オーバーフロードレイン部110は、オーバーフロードレイン制御トランジスタ111がオン状態にある時に、電圧Vdに設定される電荷排出用のポートである。電圧Vdは、例えば、電源電圧Vddでよいし、他の電圧値であってもよい。 The overflow / drain unit 110 is a charge discharge port that is set to the voltage Vd when the overflow / drain control transistor 111 is in the ON state. The voltage Vd may be, for example, the power supply voltage Vdd or another voltage value.

 図6Bによれば、光電変換期間にオーバーフロードレイン制御トランジスタ111をオフ状態とすることで、光電変換部100からオーバーフローした電荷に反応してオーバーフロードレイン部110の電圧が変化する。オーバーフロードレイン部110の電位が参照信号REFの電圧にまで低下したとき、反転増幅部104および初期化部101は、光電変換部100をリセットする。これにより、光電変換部100に接続される素子数を削減することができ、発生する電荷あたりの電圧量を向上させ、例えば、AD変換部50のノイズの影響を相対的に抑制することができる。 According to FIG. 6B, by turning off the overflow drain control transistor 111 during the photoelectric conversion period, the voltage of the overflow drain unit 110 changes in response to the electric charge overflowing from the photoelectric conversion unit 100. When the potential of the overflow / drain unit 110 drops to the voltage of the reference signal REF, the inverting amplification unit 104 and the initialization unit 101 reset the photoelectric conversion unit 100. As a result, the number of elements connected to the photoelectric conversion unit 100 can be reduced, the amount of voltage per generated charge can be improved, and for example, the influence of noise in the AD conversion unit 50 can be relatively suppressed. ..

 (実施の形態4)
 実施の形態4では、実施の形態2と実施の形態3との組み合わせた構成例を説明する。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, a configuration example in which the second embodiment and the third embodiment are combined will be described.

 図8は、実施の形態4に係る固体撮像装置200の構成例を示す図である。図8の固体撮像装置200は、実施の形態2の図4の画素セル10の代わりに実施の形態3の図6Aの画素セル10を備える。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor 200 according to the fourth embodiment. The solid-state image sensor 200 of FIG. 8 includes the pixel cell 10 of FIG. 6A of the third embodiment instead of the pixel cell 10 of FIG. 4 of the second embodiment.

 図8に示す固体撮像装置200は、画素セル10に接続されるAD変換部50と、デジタル信号処理部60と、を備え、AD変換部50は、カウンタ部103がカウントを停止した後の出力信号PDの電圧に応じたデジタル信号OUT2を出力し、デジタル信号処理部60は、カウント信号OUTとデジタル信号OUT2とを組み合わせ、新たなデジタル信号OUT3を生成する。 The solid-state imaging device 200 shown in FIG. 8 includes an AD conversion unit 50 connected to the pixel cell 10 and a digital signal processing unit 60, and the AD conversion unit 50 outputs after the counter unit 103 stops counting. The digital signal OUT2 corresponding to the voltage of the signal PD is output, and the digital signal processing unit 60 combines the count signal OUT and the digital signal OUT2 to generate a new digital signal OUT3.

 また、図8に示す固体撮像装置200は、フィードバックリセットに加えて、残差をAD変換し、リセット回数と合わせてデジタル出力するものであり、これにより、光照射量に応じて、より高精細なデジタル信号を出力することが可能となり、より外界に近い輝度・色合いを再現する撮像が可能となる。 Further, in the solid-state image sensor 200 shown in FIG. 8, in addition to the feedback reset, the residual is AD-converted and digitally output together with the number of resets, whereby higher definition is obtained according to the amount of light irradiation. Digital signals can be output, and imaging that reproduces brightness and hue closer to the outside world becomes possible.

 (実施の形態5)
 実施の形態5では、比較部の比較結果を示す出力線が反転したとき、初期化部101に初期化を実行させ、かつ、光電変換部100の電位を、初期化部101を介して光電変換部100にフィードバックする構成例について説明する。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, when the output line indicating the comparison result of the comparison unit is inverted, the initialization unit 101 is made to execute the initialization, and the potential of the photoelectric conversion unit 100 is photoelectrically converted via the initialization unit 101. An example of the configuration for feeding back to the unit 100 will be described.

 図9は、実施の形態5に係る固体撮像装置200の構成例を示す図である。図10は、図9で示された固体撮像装置200の動作例を示すタイムチャートである。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor 200 according to the fifth embodiment. FIG. 10 is a time chart showing an operation example of the solid-state image sensor 200 shown in FIG.

 図9、図10より、本実施の形態に係る固体撮像装置200は、図1Aで示した固体撮像装置200に対して、画素セル10は、更に、増幅部106と、初期化制御部107と、を有し、固体撮像装置200は、更に、画素セル10に接続されるリセット電圧生成部20と、REF電圧生成部30と、カウント制御信号生成部40と、AD変換部50と、デジタル信号処理部60と、初期化制御部107と、を備える。 From FIGS. 9 and 10, the solid-state image sensor 200 according to the present embodiment has the solid-state image sensor 200 shown in FIG. 1A, and the pixel cell 10 further includes an amplification unit 106 and an initialization control unit 107. The solid-state image sensor 200 further includes a reset voltage generation unit 20, a REF voltage generation unit 30, a count control signal generation unit 40, an AD conversion unit 50, and a digital signal connected to the pixel cell 10. It includes a processing unit 60 and an initialization control unit 107.

 また、増幅部106は、光電変換部100の出力信号PDの電圧と、REF電圧生成部30により出力される基準信号REF2の電圧の差を増幅して出力する。 Further, the amplification unit 106 amplifies and outputs the difference between the voltage of the output signal PD of the photoelectric conversion unit 100 and the voltage of the reference signal REF2 output by the REF voltage generation unit 30.

 また、初期化制御部107は、上記の初期化制御部107から出力される初期化選択信号SELがローレベルの場合には、増幅部106の出力信号CNTを初期化部101への入力信号SETに接続させ、かつ、上記の初期化制御部107から出力される初期化信号CTLを初期化部101へのリセット信号RSTに接続させ、初期化選択信号SELがハイレベルの場合には、出力信号CNTをリセット信号RSTに接続させ、かつ、上記の初期化制御部107から出力される初期化電圧信号INI2を入力信号SETに接続させる。 Further, when the initialization selection signal SEL output from the initialization control unit 107 is at a low level, the initialization control unit 107 sets the output signal CNT of the amplification unit 106 to the input signal SET to the initialization unit 101. When the initialization signal CTL output from the initialization control unit 107 is connected to the reset signal RST to the initialization unit 101 and the initialization selection signal SEL is at a high level, the output signal is output. The CNT is connected to the reset signal RST, and the initialization voltage signal INI2 output from the initialization control unit 107 is connected to the input signal SET.

 また、初期化部101は、リセット信号RSTがハイレベルの場合、光電変換部100の出力信号PDを入力信号SETに接続することで、出力信号PDの電圧を初期化し、リセット信号RSTがローレベルの場合、入力信号SETと出力信号PDを切り離すことで、出力信号PDをフローティング状態とする。 Further, when the reset signal RST is at a high level, the initialization unit 101 initializes the voltage of the output signal PD by connecting the output signal PD of the photoelectric conversion unit 100 to the input signal SET, and the reset signal RST is at a low level. In the case of, the output signal PD is put into a floating state by separating the input signal SET and the output signal PD.

 また、カウンタ部103は、カウント制御信号生成部40が出力するカウント停止信号STOPがローレベルの場合には、リセット信号RSTがローレベルからハイレベルに遷移する回数をカウントし、カウント結果をカウント信号OUTに出力し、カウント停止信号STOPがハイレベルの場合には、カウントした状態で停止し、カウント初期化信号INIがハイレベルになると、カウント値を0に初期化する。 Further, the counter unit 103 counts the number of times the reset signal RST transitions from the low level to the high level when the count stop signal STOP output by the count control signal generation unit 40 is low level, and counts the count result. It is output to OUT, and when the count stop signal STOP is high level, it stops in the counted state, and when the count initialization signal INI becomes high level, the count value is initialized to 0.

 また、基準信号REF2を出力信号VINIとし、初期化選択信号SELをローレベルとし、初期化信号CTLをハイレベルとすることで、光電変換部100は、出力信号VINIに初期化され、カウント初期化信号INT、及びカウント停止信号STOPをハイレベルとすることでカウント信号OUTは0に初期化される。 Further, by setting the reference signal REF2 as the output signal VINI, the initialization selection signal SEL as the low level, and the initialization signal CTL as the high level, the photoelectric conversion unit 100 is initialized to the output signal VINI and the count is initialized. By setting the signal INT and the count stop signal STOP to a high level, the count signal OUT is initialized to 0.

 また、カウント初期化信号INI、及びカウント停止信号STOPをローレベルとし、かつ、基準信号REFを出力信号VINIよりも低い電圧VERFとし、初期化選択信号SELをハイレベルにすることで、増幅部106の入力と出力とのフィードバック経路は遮断され、増幅部106は、実質的に比較部として作用し、出力信号CNTは、ローレベルとなり、初期化が停止され、出力信号PDの電圧は、光照射量に応じた速度で、出力信号VINIから低下し、出力信号PDの電圧が電圧VERFに達した時点で、リセット信号RSTは、ハイレベルへと遷移し、カウント信号OUTは1になるとともに、光電変換部100は初期化され、出力信号PDの電圧は、カウント初期化信号INI2の出力信号VINI2となり、リセット信号RSTは、ローレベルとなる。 Further, by setting the count initialization signal INI and the count stop signal STOP to a low level, setting the reference signal REF to a voltage VERF lower than the output signal VINI, and setting the initialization selection signal SEL to a high level, the amplification unit 106 The feedback path between the input and output of is cut off, the amplification unit 106 acts as a comparison unit substantially, the output signal CNT becomes low level, initialization is stopped, and the voltage of the output signal PD is irradiated with light. When the output signal VINI drops at a speed corresponding to the amount and the voltage of the output signal PD reaches the voltage VERF, the reset signal RST transitions to a high level, the count signal OUT becomes 1, and the photoelectric signal becomes 1. The conversion unit 100 is initialized, the voltage of the output signal PD becomes the output signal VINI2 of the count initialization signal INI2, and the reset signal RST becomes a low level.

 また、出力信号PDの電圧は、光照射量に応じた速度で出力信号VINIから低下し、電圧VERFに達した時点で出力信号CNTはハイレベルへと遷移しカウント信号OUTは2になるとともに、光電変換部100は初期化され、出力信号PDの電圧は、出力信号VINI2となる。 Further, the voltage of the output signal PD decreases from the output signal VINI at a speed corresponding to the amount of light irradiation, and when the voltage VERF is reached, the output signal CNT transitions to a high level, the count signal OUT becomes 2, and the count signal OUT becomes 2. The photoelectric conversion unit 100 is initialized, and the voltage of the output signal PD becomes the output signal VINI2.

 また、カウント停止信号STOPが、ハイレベルになることで、及びカウント信号は、その時点でのカウント値を保持し続けることで、画素セル毎に光電変換部100に照射される光の量に応じたデジタル信号を生成する。 Further, the count stop signal STOP becomes high level, and the count signal keeps the count value at that time according to the amount of light emitted to the photoelectric conversion unit 100 for each pixel cell. Generates a digital signal.

 以上、図9、図10で説明した本実施の形態に係る固体撮像装置は、比較部と反転増幅部を共用するものであり、これらの構成、駆動により、画素セル毎にデジタル信号を生成することで、高速な撮像が可能となり、更に、光電変換部100で光電変換不能なほど強い光が光電変換部100に照射された状態でも、光電変換部100は初期化されながらデジタル信号を生成するので、光電変換部100の変換能力を上回るくらい明るい場面でも撮像が可能となる。また、最初の初期化のみを、増幅した信号をフィードバックして初期化する構成、駆動とすることで、特に低ノイズが要求される暗い場面のみノイズの少ない良好な撮像を可能としつつ、構成要素を削減することで低消費電力かつ画素サイズを小さくすることで空間的により高精細な撮像が可能となる。 As described above, the solid-state image sensor according to the present embodiment described with reference to FIGS. 9 and 10 shares the comparison unit and the inverting amplification unit, and by these configurations and drives, a digital signal is generated for each pixel cell. As a result, high-speed imaging becomes possible, and even in a state where the photoelectric conversion unit 100 is irradiated with light that is too strong to be photoelectrically converted, the photoelectric conversion unit 100 generates a digital signal while being initialized. Therefore, it is possible to take an image even in a bright scene that exceeds the conversion capacity of the photoelectric conversion unit 100. In addition, by setting and driving only the initial initialization by feeding back the amplified signal to initialize it, it is possible to perform good imaging with less noise only in dark scenes where low noise is required, and the components. By reducing the noise consumption and reducing the pixel size, spatially higher definition imaging becomes possible.

 (実施の形態6)
 実施の形態6では、初期化部101を構成するトランジスタのゲートに、テーパー状のゲート信号を供給する構成例について説明する。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, a configuration example in which a tapered gate signal is supplied to the gate of the transistor constituting the initialization unit 101 will be described.

 図11Aは、実施の形態6に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。また、図11Bは、図11Aのテーパー電圧生成部70で生成される電圧波形を示す図である。 FIG. 11A is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor according to the sixth embodiment. Further, FIG. 11B is a diagram showing a voltage waveform generated by the taper voltage generation unit 70 of FIG. 11A.

 図11Aは、図8に対して、テーパー電圧生成部70が追加されている点が異なっている。以下異なる点を中心に説明する。 FIG. 11A is different from FIG. 8 in that the taper voltage generation unit 70 is added. The differences will be mainly described below.

 テーパー電圧生成部70は、反転増幅部104から、光電変換部100の電位と所定の基準信号とが一致したことを示す信号が入力されたとき、時間経過とともに電圧が変化するテーパー状の電圧を生成し、初期化部101のトランジスのゲートに供給する。 The taper voltage generation unit 70 outputs a tapered voltage whose voltage changes with the passage of time when a signal indicating that the potential of the photoelectric conversion unit 100 and a predetermined reference signal match is input from the inverting amplification unit 104. It is generated and supplied to the transition gate of the initialization unit 101.

 これにより、本実施の形態6に係る固体撮像装置200は、光電変換部100の初期化時の帯域を制限することにより、時間経過とともに、一定の割合で電圧が変化する信号を用いて、スイッチのON/OFF制御を行うテーパーリセットにより、光電変換部100の出力信号PDに重畳されるノイズ量の低減効果を増大させ、暗い場面でも、よりノイズの少ない良好な撮像が可能となる。 As a result, the solid-state image sensor 200 according to the sixth embodiment is switched by using a signal whose voltage changes at a constant rate with the passage of time by limiting the band at the time of initialization of the photoelectric conversion unit 100. By the taper reset that controls ON / OFF, the effect of reducing the amount of noise superimposed on the output signal PD of the photoelectric conversion unit 100 is increased, and even in a dark scene, good imaging with less noise becomes possible.

 (実施の形態7)
 実施の形態7では、固体撮像装置200が積層された2つの半導体基板で構成される例について説明する。
(Embodiment 7)
In the seventh embodiment, an example in which the solid-state image sensor 200 is composed of two semiconductor substrates on which the solid-state image pickup device 200 is laminated will be described.

 図12は、実施の形態に係る固体撮像装置200の構成例を示す図である。同図の固体撮像装置200は、光電変換部100を有する第1半導体基板201と、カウンタ部103を有する第2半導体基板202とを備える第1半導体基板201および第2半導体基板202は積層され、電気的に接続される。 FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the solid-state image sensor 200 according to the embodiment. In the solid-state image sensor 200 shown in the figure, the first semiconductor substrate 201 having the photoelectric conversion unit 100 and the second semiconductor substrate 202 having the counter unit 103 are laminated with each other. It is electrically connected.

 図12より、光電変換部100と、カウンタ部103とが、異なる半導体基板上に設けられる。なお、光電変換部100と、カウンタ部103は、図1A~図11Bまでに説明した固体撮像装置200のいずれかを用いることが出来る。 From FIG. 12, the photoelectric conversion unit 100 and the counter unit 103 are provided on different semiconductor substrates. As the photoelectric conversion unit 100 and the counter unit 103, any of the solid-state image pickup devices 200 described in FIGS. 1A to 11B can be used.

 これにより、光電変換部100とカウンタ部103を積層して配置することにより、一つの画素あたりのセルの面積を小さくすることが可能となり、より空間的に高精細な撮像が可能となる。 As a result, by stacking and arranging the photoelectric conversion unit 100 and the counter unit 103, the area of the cell per pixel can be reduced, and more spatially high-definition imaging becomes possible.

 なお、第2半導体基板202は、AD変換部50を備えていてもよい。 The second semiconductor substrate 202 may include an AD conversion unit 50.

 本開示に係る測距撮像装置は、例えばカメラ、測距センサに利用可能である。 The ranging imaging device according to the present disclosure can be used for, for example, a camera and a ranging sensor.

10 画素セル
20 リセット電圧生成部
30 REF電圧生成部
40 カウント制御信号生成部
50 AD変換部
60 デジタル信号処理部
70 テーパー電圧生成部
100 光電変換部
101 初期化部
102 比較部
103 カウンタ部
104 反転増幅部
105 反転増幅部
106 増幅部
107 初期化制御部
108 SF回路
108a 増幅トランジスタ
108b 電流源
109 転送トランジスタ
110 オーバーフロードレイン部
111 オーバーフロードレイン制御トランジスタ
200 固体撮像装置
201 第1半導体基板
202 第2半導体基板
10 Pixel cell 20 Reset voltage generation unit 30 REF voltage generation unit 40 Count control signal generation unit 50 AD conversion unit 60 Digital signal processing unit 70 Tapered voltage generation unit 100 Photoelectric conversion unit 101 Initialization unit 102 Comparison unit 103 Counter unit 104 Inverted amplification Unit 105 Inversion amplification unit 106 Amplification unit 107 Initialization control unit 108 SF circuit 108a Amplification transistor 108b Current source 109 Transfer transistor 110 Overflow drain unit 111 Overflow drain control transistor 200 Solid-state imaging device 201 First semiconductor substrate 202 Second semiconductor substrate

Claims (14)

 行列状に配列された複数の画素セルを備え、
 前記複数の画素セルのそれぞれは、
 光電変換により電荷を発生し、発生した電荷の量に応じた電位を保持する光電変換部と、
 前記光電変換部の電位を初期化する初期化部と、
 前記光電変換部の電位と所定の基準信号とを比較し、一致したときに前記初期化部に初期化を実行させる比較部と、
 前記初期化部に実行された初期化の回数を計数し、当該回数に対応する信号を入射光の強度を示す第1信号として出力するカウンタ部と、を備える
固体撮像装置。
It has multiple pixel cells arranged in a matrix.
Each of the plurality of pixel cells
A photoelectric conversion unit that generates electric charges by photoelectric conversion and holds an electric potential according to the amount of generated charges.
An initialization unit that initializes the potential of the photoelectric conversion unit,
A comparison unit that compares the potential of the photoelectric conversion unit with a predetermined reference signal and causes the initialization unit to perform initialization when they match.
A solid-state image sensor including a counter unit that counts the number of initializations executed by the initialization unit and outputs a signal corresponding to the number of times as a first signal indicating the intensity of incident light.
 さらに、最後に初期化された後の前記光電変換部の電位をAD変換し、AD変換されたデータを入射光の強度を示す第2信号として出力するAD変換部を備える
請求項1に記載の固体撮像装置。
The first aspect of the present invention includes an AD conversion unit that AD-converts the potential of the photoelectric conversion unit after the last initialization and outputs the AD-converted data as a second signal indicating the intensity of the incident light. Solid-state image sensor.
 前記AD変換部は、画素セル毎に設けられる
請求項2に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 2, wherein the AD conversion unit is provided for each pixel cell.
 前記AD変換部は、所定数の画素セル毎に設けられる
請求項2に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 2, wherein the AD conversion unit is provided for each of a predetermined number of pixel cells.
 さらに、前記第1信号と前記第2信号とを合成することにより、入射光の強度を示す第3信号を生成する信号処理部を備える
請求項2~4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging according to any one of claims 2 to 4, further comprising a signal processing unit that generates a third signal indicating the intensity of incident light by synthesizing the first signal and the second signal. Device.
 前記複数の画素セルのそれぞれは、さらに、
 前記初期化部による初期化時に、前記光電変換部の電位を、前記初期化部を介して前記光電変換部にフィードバックするフィードバック回路を備える
請求項1~5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
Each of the plurality of pixel cells further
The solid-state imaging according to any one of claims 1 to 5, further comprising a feedback circuit that feeds back the potential of the photoelectric conversion unit to the photoelectric conversion unit via the initialization unit at the time of initialization by the initialization unit. Device.
 前記フィードバック回路は、前記光電変換部の電圧と所定電圧との差分を前記初期化部に初期電圧として出力する増幅部を備える
請求項6に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 6, wherein the feedback circuit includes an amplification unit that outputs a difference between the voltage of the photoelectric conversion unit and a predetermined voltage to the initialization unit as an initial voltage.
 前記初期化部は、トランジスタを含み、
 前記トランジスタのソースおよびドレインの一方は、前記光電変換部に接続され、
 前記トランジスタのソースおよびドレインの他方は、初期電圧が入力され、
 前記トランジスタのゲートは前記比較部の比較結果を示す出力線に接続され、
 前記増幅部は、前記光電変換部の電圧と所定電圧との差分を前記初期電圧として前記トランジスタのドレインに出力する増幅器を備える
請求項7に記載の固体撮像装置。
The initialization unit includes a transistor and includes a transistor.
One of the source and drain of the transistor is connected to the photoelectric conversion unit, and the transistor is connected to the photoelectric conversion unit.
An initial voltage is input to the other of the source and drain of the transistor.
The gate of the transistor is connected to an output line showing the comparison result of the comparison unit, and is connected to the output line.
The solid-state image sensor according to claim 7, wherein the amplification unit includes an amplifier that outputs a difference between the voltage of the photoelectric conversion unit and a predetermined voltage as the initial voltage to the drain of the transistor.
 前記初期化部は、トランジスタを含み、
 前記トランジスタのソースおよびドレインの一方は、前記光電変換部に接続され、
 前記トランジスタのソースおよびドレインの他方は、初期電圧が入力され、
 前記トランジスタのゲートは前記比較部の比較結果を示す出力線に接続される
請求項1~6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The initialization unit includes a transistor and includes a transistor.
One of the source and drain of the transistor is connected to the photoelectric conversion unit, and the transistor is connected to the photoelectric conversion unit.
An initial voltage is input to the other of the source and drain of the transistor.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the gate of the transistor is connected to an output line showing a comparison result of the comparison unit.
 前記複数の画素セルのそれぞれは、さらに、
 前記比較部の比較結果を示す出力線が反転したとき、前記初期化部に初期化を実行させ、かつ、前記光電変換部の電位を、前記初期化部を介して前記光電変換部にフィードバックする初期化制御部を備える
請求項1~5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
Each of the plurality of pixel cells further
When the output line indicating the comparison result of the comparison unit is inverted, the initialization unit is made to execute initialization, and the potential of the photoelectric conversion unit is fed back to the photoelectric conversion unit via the initialization unit. The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, further comprising an initialization control unit.
 前記複数の画素セルのそれぞれは、更に、
 電荷排出用のオーバーフロードレイン部と、
 光電変換部の所定量を超える電荷を前記オーバーフロードレイン部に転送する転送トランジスタと、を備え、
 前記オーバーフロードレイン部の電位は、前記光電変換部の電位として前記比較部に入力される
請求項1~10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
Each of the plurality of pixel cells further
Overflow drain for charge discharge and
A transfer transistor that transfers a charge exceeding a predetermined amount of the photoelectric conversion unit to the overflow drain unit is provided.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the potential of the overflow drain unit is input to the comparison unit as the potential of the photoelectric conversion unit.
 さらに、前記比較部から、前記光電変換部の電位と所定の基準信号とが一致したことを示す信号が入力されたとき、時間経過とともに電圧が変化するテーパー電圧を生成し、前記トランジスタのゲートに供給するテーパー電圧生成部を備える
請求項8または9に記載の固体撮像装置。
Further, when a signal indicating that the potential of the photoelectric conversion unit and a predetermined reference signal match is input from the comparison unit, a taper voltage whose voltage changes with the passage of time is generated at the gate of the transistor. The solid-state imaging device according to claim 8 or 9, further comprising a taper voltage generator for supplying.
  前記光電変換部を有する第1半導体基板と、
  前記カウンタ部を有する第2半導体基板とを備え、
 前記第1半導体基板および前記第2半導体基板は積層される
請求項1~12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The first semiconductor substrate having the photoelectric conversion unit and
A second semiconductor substrate having the counter unit is provided.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 12, wherein the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate are laminated.
  前記光電変換部を有する第1半導体基板と、
  前記AD変換部を有する第2半導体基板とを備え、
 前記第1半導体基板および前記第2半導体基板は積層される
請求項2~4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The first semiconductor substrate having the photoelectric conversion unit and
A second semiconductor substrate having the AD conversion unit is provided.
The solid-state image sensor according to any one of claims 2 to 4, wherein the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate are laminated.
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